第4章 脂类和生物膜
脂类物质
一类难溶于水， 一类难溶于水，易溶于非极性溶剂的有机 化合物。 化合物。
（二）种类： 种类： 脂肪 又称三酯酰甘油或甘油三脂 脂类 类脂
磷脂 鞘磷脂 胆固醇 胆固醇脂 糖脂
（三）生理功能
1．供能 脂肪组织储存脂肪 约占体重 脂肪组织储存脂肪,约占体重 约占体重10~20%.
1g脂肪在体内彻底氧化供能约 脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g糖 脂肪在体内彻底氧化供能约 ， 糖 彻底氧化仅供销能16.7KJ。 彻底氧化仅供销能 。 脂肪氧化供能占20~30% 合理饮食 脂肪氧化供能占 脂肪氧化供能占50%以上 空腹 脂肪氧化供能占 以上 禁食1~3天 脂肪氧化供能占85% 禁食 天 脂肪氧化供能占 饱食、 脂肪堆积， 饱食、少动 脂肪堆积，发胖
脑磷脂（磷脂酰胆胺） 脑磷脂（磷脂酰胆胺）
磷脂的特点
磷酸甘油脂含两个长C 磷酸甘油脂含两个长C-H链（R1，R2）使分子一部分为 疏水性（非极性），第三个C原子被磷酸酯化并带有亲 疏水性（非极性），第三个 ），第三个C 水X基团，有极性。分子为两性脂类或两性分子。 基团，有极性。分子为两性脂类或两性分子。 如：
内在蛋白在膜内位置
（三）膜的结构 流动镶嵌模型——1972年 J.S.Singer和 流动镶嵌模型——1972年，J.S.Singer和G.L.Nicolson
模型要点： 模型要点： 1．脂质以脂双层排列，亲水头向外、疏水尾向内聚 脂质以脂双层排列，亲水头向外、 集，构成生物膜主体，膜厚约5nm； 构成生物膜主体，膜厚约5nm； 基本结构的重复单位是磷脂，使膜表现出高电阻性 基本结构的重复单位是磷脂， 及高极性分子的不通透性。 及高极性分子的不通透性。 2．膜蛋白为球蛋白，一些位于脂双层内外表面；一 膜蛋白为球蛋白，一些位于脂双层内外表面； 些镶嵌在脂双层中或完全的埋在脂双层中；一些横 些镶嵌在脂双层中或完全的埋在脂双层中； 穿整个膜两侧。 穿整个膜两侧。
4脂类和生物膜(答案)
4脂类化学和生物膜一、名词解释1、外周蛋白：在细胞膜旳细胞外侧或细胞质侧与细胞膜表面松散连接旳膜蛋白,易于用不使膜破坏旳温和措施提取。
２、内在蛋白：整合进入到细胞膜构造中旳一类蛋白,它们可部分地或完全地穿过膜旳磷脂双层，一般只有用剧烈旳条件将膜破坏才干将这些蛋白质从膜上除去。
3、同向协同:物质运送方向与离子转移方向相似4、反向协同：物质运送方向与离子转移方向相反５、内吞作用：细胞从外界摄入旳大分子或颗粒,逐渐被质膜旳小部分包围,内陷，其后从质膜上脱落下来而形成具有摄入物质旳细胞内囊泡旳过程。
6、外排作用：细胞内物质先被囊泡裹入形成分泌泡，然后与细胞质膜接触、融合并向外释放被裹入旳物质旳过程。
7、细胞辨认：细胞通过其表面旳受体与胞外信号物质分子选择性地互相作用，从而导致胞内一系列生理生化变化，最后体现为细胞整体地生物学效应旳过程。
二、填空1、膜蛋白按其与脂双层互相作用旳不同可分为内在蛋白与外周蛋白两类。
2、根据磷脂分子中所含旳醇类，磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂两种。
３、磷脂分子构造旳特点是含一种极性旳头部和两个非极性尾部。
4、神经酰胺是构成鞘磷脂旳基本构造,它是由鞘氨醇以酰胺键与脂肪酸相连而成。
5、磷脂酰胆碱(卵磷脂)分子中磷酰胆碱为亲水端,脂肪酸旳碳氢链为疏水端。
6、磷脂酰胆碱(卵磷脂）是由甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱构成。
7、脑苷脂是由鞘氨醇、脂肪酸和单糖（葡萄糖／半乳糖)构成。
8、神经节苷脂是由鞘氨醇、脂肪酸、糖和唾液酸构成。
9、生物膜内旳蛋白质疏水氨基酸朝向分子外侧，而亲水氨基酸朝向分子内侧。
10、生物膜重要由膜脂和膜蛋白构成。
11、膜脂一般涉及磷脂、糖脂和固醇,其中以磷脂为主。
三、单选题鞘1、神经节苷脂是( ）A、糖脂Ｂ、糖蛋白C、脂蛋白Ｄ、脂多糖2、下列有关生物膜旳论述对旳旳是( ）A、磷脂和蛋白质分子按夹心饼干旳方式排列。
Ｂ、磷脂包裹着蛋白质,因此可限制水和极性分子跨膜转运。
Ｃ、磷脂双层构造中蛋白质镶嵌其中或与磷脂外层结合。
第4章生物膜
22
神经鞘磷脂的立体结构：
23
(3) 鞘糖脂(glycosphingolipids)
神经酰胺是构成鞘脂类的母体结构。若鞘 氨醇C1上的羟基与一个单糖（葡萄糖或半乳糖） 相连时，则形成鞘糖脂。 因这些鞘糖脂存在于脑和神经组织中，故 统称为脑苷脂和神经节苷脂。
24
鞘糖脂:
神经酰胺
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26
1.3 胆固醇和萜类 (1) 胆固醇(cholestero1)： 胆固醇是甾醇族(stero1s)中最主要的一类固醇 类化合物，存在于动物细胞膜及少数微生物中。 胆固醇在神经组织、血液、胆汁、肝、肾及皮肤 组织中含量较多。 胆固醇以游离或与脂肪酸结合而以胆固醇酯 的形式存在。胆固醇与长链脂肪酸形成的胆固醇 酯是血浆蛋白及细胞外膜的重要组分。
蛋白与膜的结合方式 ①、②整合蛋白；③、④脂锚定蛋白；⑤、⑥外周蛋白
44
外周蛋白：靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分 子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子强度， 提高温度或 pH 就可以从膜上分离下来，而且膜的结构不被 破坏 。 脂锚定蛋白：可以分为两类，一类是糖磷脂酰肌醇 (glycophosphatidylinositol，GPI) 连接的蛋白。另一类脂锚 定蛋白与插入质膜内的长碳氢链结合。 以上两种膜蛋白占膜蛋白总量的 20%~30%。 内在蛋白：占膜蛋白总量的 70%~80%。多为跨膜蛋白 （tansmembrane proteins），为两性分子，疏水部分位于脂 双层内部，与膜脂的疏水部分结合得十分牢固；亲水部分位 于脂双层外部。由于存在疏水结构域，整合蛋白与膜的结合 非常紧密，只有用较剧烈的条件如去垢剂（detergent）、有 机溶剂、超声波等处理才能将其从膜上溶解下来。
鞘磷脂或神经鞘磷脂是鞘脂类的一种典型 复合脂类，它是高等动物组织中含量最丰富的 鞘脂类。 鞘磷脂是神经酰胺与磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇 胺形成磷酸二酯。 鞘磷脂可水解为磷酸、胆碱、 (神经)鞘氨醇、二氢(神经)鞘氨醇及脂肪酸。
脂类与生物膜
含有亲水性的磷酸 酯基和亲脂性的脂 肪酸链，是两亲性 分子。
极性脂在多水介质中自发地形成闭合的双分子层， 头部向着两侧的多水介质，尾部形成双分子层中间 的疏水区，成为亲水物质的扩散屏障。
②胆固醇 真核细胞膜含有胆固醇，动物细胞膜比植物含有较 多的固醇。 高等植物细胞膜的固醇主要是谷甾醇和豆甾醇。 动物细胞膜中最多的固醇为胆固醇。 磷脂和糖脂是构成脂质双分子层的物质，胆固醇在 调节膜的流动性、增加膜的稳定性以及降低水溶性 物质的通透性等方面都起着重要作用。
脂类与生物膜
13.04.2021
生产计划部
本章要求
了解脂类的概念、分类和特点，熟悉脂类的生 理功能；
掌握脂类的结构组成，熟悉油脂的性质； 掌握生物膜的组成和结构； 掌握生物膜的功能，熟悉生物膜的特性。
第一节 概述
一、脂质的概念 1.定义——脂质是醇与酸缩合的产物。 脂类(lipids) 是由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生 物。 2.特点：通常是水不溶性化合物，而溶于乙醚、三 氯甲烷等有机溶剂。 二、脂类的分类：单纯脂和复合脂 1.单纯脂——仅含脂肪酸和醇 2.复合脂——含有多种成分，如糖、磷酸和蛋白等。
皂化值=56.1Vc/m V为滴定用HCl体积,mL；c为HCl的浓度；56.1为
KOH的相对分子质量；m为测定所用油脂质量。
二、油脂的性质
皂化值的大小可以推知脂肪中所含脂肪酸的平 均相对分子质量。
5g三酰甘油需要0.5mol/L KOH 36.0mL才能使之 完全水解并将其脂肪酸转变为肥皂。试计算样 品中脂肪酸的平均相对分子质量。
质蛋白的活动，并为一些微生物、微生物毒素、病 毒提供结合位点。 胞外药物可通过激活鞘磷脂酶从而水解鞘磷脂，释 放神经酰胺。
鞘磷脂
5章脂质和生物膜全解
五、磷脂
（一）甘油磷脂的结构
甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而来的,甘油 骨架的C1和C2被脂肪酸酯化,胆碱、乙醇胺、 丝氨酸、肌醇、甘油、磷脂磷脂酰甘油等极性 头与磷酸连接。
(二)甘油磷脂的一般性质
★属于两亲分子，在水中能形成 双分子微囊，可构成生物膜。 ★用碱或酶可水解成脂肪酸、甘 油和含氮碱，酶水解的一些中间 物如溶血甘油磷脂是强表面活性 剂，可使细胞膜溶解。
血浆脂蛋白的功能
★乳糜微粒由小肠上皮细胞合成，主要功能是从小肠 转运三酰甘油、胆固醇基其它脂质到血浆和其他组织； ★ VLDL在肝细胞的内质网中合成，主要功能是从肝 脏运在内源性三酰甘油和胆固醇至各组织； ★ LDL的主要功能是转运胆固醇至外围组织，并调 节这些部位胆固醇的从头合成； ★ HDL新生的前体形式在肝和小肠中合成，改型中 吸收死细胞和其它脂蛋白，将胆固醇酯化后快速往复 地转送到VLDL或LDL； ★血浆中LDL水平高而HDL水平低的个体容易患心血 管疾病。
（六）类二十碳烷
类二十碳烷是由20碳PUFA衍生而成的，包括前列腺素、 凝血恶烷和白三烯合成的前体主要是花生四烯酸。 前列腺素存在广泛，种类较多，不同的前列腺素或同一前 列腺素作用于不同的细胞，产生不同的生理效应，如升高体温， 促进炎症，控制跨膜转运，调整突触传递，诱导睡眠，扩张血 管等。 凝血恶烷最早从血小板分离获得，能引起动脉收缩，诱发 血小板聚集，促进血拴形成。 白三烯最早从白细胞分离获得，能促进趋化性，炎症和变 态反应。 阿司匹林消炎、镇痛、退热的原因是抑制前列腺素的合成， 前列腺素也抑制凝血恶烷合成，因而有抗凝血作用。
(二) 类固醇
由环戊烷多氢菲为基础的化合物，分子为扁平状，平面上的取 代基直立较稳定，但也有平伏状的。
《生物化学》 第4章 脂类和生物膜
4.2.2 膜的化学组成
化学分析结构表明生物膜几乎都是由脂类和蛋 白质两大类物质组成。此外尚含有少量糖（ 白质两大类物质组成。此外尚含有少量糖（糖 蛋白和糖脂） 以及金属离子等， 蛋白和糖脂 ） 以及金属离子等 ， 水分一般占 15.20包括磷脂、固醇及其他脂类， 生物膜的脂类主要包括磷脂、固醇及其他脂类， 其中包括磷脂酰胆碱（ PC） 其中包括磷脂酰胆碱 （ PC ） ， 磷脂酰乙醇胺 PE） 磷脂酰丝氨酸（ PS） （ PE ） ， 磷脂酰丝氨酸 （ PS ） ， 磷脂酰肌醇 PI ） 鞘磷脂（ SM ） （ PI） ， 鞘磷脂 （ SM） 等 。 膜脂对膜的结构 和膜功能均有重大影响。 和膜功能均有重大影响。
4.2 生物膜
4.2.1 细胞中的膜系统
生物的基本结构和功能单位是细胞。任何细胞都 生物的基本结构和功能单位是细胞。 是以一层薄膜将其内容物与环境分开， 是以一层薄膜将其内容物与环境分开，这层薄膜 称为细胞的质膜。 称为细胞的质膜。此外大多数细胞中还有许多内 膜系统， 膜系统，他们组成具有各种特定功能的亚细胞结 构和细胞器如细胞核、线粒体、内质网、溶酶体、 构和细胞器如细胞核、线粒体、内质网、溶酶体、 高尔基体、过氧化酶体等。 高尔基体、过氧化酶体等。
②膜蛋白
膜中蛋白质根据其在膜结构中的分步大体可分为两大类， 膜中蛋白质根据其在膜结构中的分步大体可分为两大类， 外周蛋白与内嵌蛋白。 外周蛋白与内嵌蛋白。 外周蛋白的主要特点是分布于膜的外表， 外周蛋白的主要特点是分布于膜的外表，通过静电作用 及离子键作用等较弱的非共价键与膜的外表相结合。 及离子键作用等较弱的非共价键与膜的外表相结合。 内嵌蛋白的主要特征为水不溶性， 内嵌蛋白的主要特征为水不溶性，他们分布在磷脂的脂 双分子层中， 双分子层中，有时横跨全膜或者以多酶复合物形式由内 嵌蛋白和外周蛋白结合， 嵌蛋白和外周蛋白结合，或者以疏水和亲水两部分分别 与磷脂的疏水和亲水部分两结合。 与磷脂的疏水和亲水部分两结合。 膜蛋白对物质代谢（酶蛋白） 物质传送、细胞运动、 膜蛋白对物质代谢（酶蛋白）、物质传送、细胞运动、 信息的接受与传递、支持与保护均有重要意义。 信息的接受与传递、支持与保护均有重要意义。
脂类习题参考答案
姓名：学号：班级：《第四章脂类和生物膜化学》习题一、单选题：1.脂肪的碱水解称为（ B ）（A）酯化（B）皂化（C）氢化（D）乳化2.下列营养物中具有最高能量密度的物质是（A ）（A）脂肪酸（B）甘油（C）蔗糖（D）氨基酸3.脂肪酸在水中形成的微团应该是（ C ）（A）烃链朝向溶剂，羧基朝向内部（B）烃链伸入溶剂中，羧基伸出溶剂液面（C）亲水头朝向溶剂，疏水尾朝向内部（D）亲水头朝向内部，疏水尾朝向溶剂4.胆固醇的核心结构是（ B ）（A）环戊烷（B）环戊烷多氢菲（C）环戊烷多氢萘（D）环戊烷多氢蒽5.卵磷脂分子结构中磷酸基上连接的醇基为（ A ）（A）胆碱（B）乙醇胺（C）丝氨酸（D）肌醇6.维生素D3原是指（ B ）（A）胆固醇（B）7-脱氢胆固醇（C）植物固醇（D）麦角固醇7.下列分子中不存在于膜中的是（ A ）（A）核酸（B）糖脂（C）糖蛋白（D）胆固醇（E）磷脂8.一般而言，细胞膜的最丰富的脂质是（ B ）（A）胆固醇（B）磷脂（C）糖脂（D）心磷脂9.保持生物膜流动性的因素不包括（ C ）（A）磷脂（B）胆固醇（C）糖（D）蛋白质10.根据质膜流动镶嵌学说，哪种分子能从膜内侧跨膜到外侧（ D ）（A）糖（B）胆固醇（C）磷脂（D）蛋白质11.跨膜蛋白质的功能是（ D ）（A）携带营养物跨膜进细胞和携带废物跨膜出细胞（B）是细胞外信号分子高度特异的结合位置（C）离子通道（D）以上都是12.以下指标或参数的测定可用于衡量油脂的哪些方面？（A）双键数（B）羟基数（C）相对分子质量大小（D）酸败程度，测量参数：碘值（ A ）乙酰化值（ B ）酸值（ D ）皂化值（ C ）二、判断题：1.磷脂的极性头基团在电荷与极性上表现出变化。
（√）2.高等动植物中的脂肪酸的碳原子数都是偶数。
（×）3.乳糜微粒主要由磷脂和蛋白质构成。
（×）4.磷脂脂肪酸酰基的烃链位于质膜的中间。
（√）5.鞘糖脂的极性头部分是鞘氨醇。
4、脂类和生物膜
不饱和脂肪酸
羟酸
主要
环酸
一、脂类
1、 三酰甘油（脂肪）
脂肪酸
一、脂类
1、 三酰甘油（脂肪）
不饱和脂肪酸的顺反式构型 含两个或两个以上双键的脂肪酸称为不饱和脂 肪酸。
CH3（CH2）7CH HOOC（CH2）7CH CH3（CH2）7CH
HC（CH2）7COOH
顺油酸
反油酸
一、脂类
2、甘油磷酸脂
二、生物膜
1、细胞中的膜系统
膜的化学组成 生物膜几乎都是脂 类和蛋白质两大类物质 组成。此外尚含有少量 糖（糖蛋白和糖脂）以 及金属离子等，水分一 般占15.20%。
糖蛋白
磷脂双分子 蛋白质分子
二、生物膜
2、膜的化学组成
膜脂 磷脂（最丰富、50% ）、胆固醇和糖脂为主， 膜脂是兼性分子，能自动形成双分子层（自我组 装）。 磷脂甘油酯（PC、PE、PS、PI） 磷脂 鞘氨醇磷脂（SM） 胆固醇 中性糖鞘脂 糖脂 酸性糖鞘脂 神经酰胺的衍生物 甘油糖脂
CHOH R= CHOH
CH2OH
GM1神经节苷脂
唾液酸（NANA ）分子结构
一、脂类
4、固醇类
固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物，由于含有醇 基故命名为固醇。
环戊烷
菲
环戊烷多氢菲
一、脂类
4、固醇类
胆固醇（cholesterol） 一端有极性头部基团羟基因而亲水，分子的另 一端具有烃链及固醇的环状结构而疏水。
CH3 (CH2)12CH=CH—CHOH R—C—NH —CH O
鞘氨醇
脂肪酸
O
CH2O ——P—O—CH2CH2N+(CH3)3 OH
磷酸胆碱
第四章--脂类与生物膜化学
第四章脂类和生物膜第一节脂类脂类包括的范围很广，是生物体内一大类重要的有机化合物，脂类是脂肪和类脂及其它们的衍生物的总称。
脂肪：（甘油三酯或三酯酰甘油）分布于皮下结缔组织、大网、肠系膜、肾内脏周围——脂库，含量随营养状态变动，称可变脂。
脂类类脂：磷脂、糖脂、固醇类，分布在生物膜和神经组织中——组织脂，含量稳定，称为固定脂。
这些物质在化学组成和化学结构上有很大差异，但是它们都有一个共同的特性，即不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂（故可用乙醚和石油醚等提取）。
用这类溶剂可将脂类物质从细胞和组织中萃取出来。
脂类的这种特性主要由构成它的碳氢结构成分所决定。
脂类具有重要的生物功能，它是构成生物膜的重要物质，细胞所含有的磷脂几乎都集中在生物膜中。
脂类物质，主要是油脂，是机体代谢所需燃料的贮存形式和运输形式。
脂类物质也可为动物机体提供溶解于其中的必需脂肪酸和脂溶性维生素。
某些萜类及类固醇类物质，如维生素A、D、E、K，胆酸及固醇类激素具有营养、代谢及调节功能。
在机体表面的脂类物质有防止机械损伤与防止热量散发等保护作用。
脂类作为细胞的表面物质，与细胞识别、种特异性和组织免疫等有密切关系。
具有生物活性的某些维生素和激素也是脂类物质。
一、脂酰甘油类脂酰甘油（acyl glycerols），又可称为脂酰甘油酯（acyl glycerides），即脂肪酸和甘油所形成的酯。
根据参与产生甘油酯的脂肪酸的分子数，脂酰甘油分为单脂酰甘油、二脂酰甘油和三脂酰甘油三类。
三脂酰甘油(triacylglycerols)又称为甘油三酯(triglycerides)，是脂类中含量最丰富的一大类，其结构如下：194CH2OHC H HOCH2OHHO COR1HO COR2HO COR3+COR1OCH2CCOR2O HO COR32甘油脂肪酸甘油三酯（R1，R2和R3可以相同，也可不全相同甚至完全不同）它是甘油中的三个羟基和三个脂肪酸分子缩合、失水后形成的酯。
脂类与生物膜
由磷脂形成的双层脂膜的示意图
在水溶液中两性的磷脂分子为避免疏水部分接触 水分子而定向排列，形成脂双层结构。脂双层中， 磷脂分子的疏水基团在内部而亲水的头部在表面。
2.1.2膜蛋白 膜蛋白是膜功能的主要承担者，依据膜蛋白与脂双层相互
作用方式不同，分为外周蛋白和内在蛋白。
分布于膜的脂双层外表面，通过极性氨基酸残基以离子 键、氢键、范德华力等次级键与膜脂极性头部或与内嵌蛋 白的亲水部分结合。
传导作用是一种化学能转化为电能的过程，肌肉收缩是化 学能转化为机械能，光合作用是光能转化为化学能，呼吸 作用是将营养物质在氧化分解过程中释放的化学能转变成 另一种高能键化学能的结果。
1. 脂类
1.1 脂类也称脂质，是一类性质微溶或不溶于水，但能溶 于非极性有机溶剂的有机化合物，绝大多数脂类是由脂肪 酸和醇所形成的酯及其衍生物。
1.2 根据其分子组成和化学结构特点：
单纯脂类
脂类 复合脂类
甘油三酯 蜡
磷脂
糖脂
衍生脂类
1.3脂类的生物学功能
贮存脂类——重要的贮能供能物质，每克脂肪氧化时可释放 出38.9 kJ 的能量，每克糖和蛋白质氧化时释放的能量仅分别 为17.2 kJ和23.4 kJ。蜡是海洋浮游生物体内能量物质的主要 储存形式。
1.维生素A（视黄醇）
理化性质： Vit A和胡萝卜素均耐热、酸、碱； 溶于脂肪，不溶于水，一般烹调加工不易破坏 易被氧化和被紫外线破坏； 食物中含有磷脂、Vit E、Vit C和其它抗氧化物质 时，Vit A和胡萝卜素均较稳定。
作用：
（1）. 构成视觉细胞内的感光物质——视紫红质： 白天感到光刺眼，必须带墨镜；眼睛外突，
我是不是你最疼 爱的人！
2.维生素D（阳光维生素） 理化性质：
生物膜的结构与功能
第四章生物膜的结构与功能生物膜是细胞和各种细胞器表面所包裹的一层极薄的膜系结构，是具有高度选择性的半透性屏障。
包括细胞质膜（细胞膜）、线粒体膜、内质网膜、高尔基复合体膜、溶酶体膜及核膜等。
在电镜下，各种生物膜结构非常相似。
生物膜除起物理屏障外，其主要功能有：物质转运功能；信息分子识别和信息传递；能量转换等。
第一节生物膜的基本结构一、生物膜的化学组成包括脂类、蛋白质和少量的糖类，水及金属离子。
（一）脂类包括磷脂（主）、胆固醇和糖脂。
不同生物膜脂类的种类和含量差异较大，各种脂类物质分子结构不同，但有一共同的结构特点即其分子有两部分组成，即亲水的极性基团（头）和疏水的非极性基团（尾），膜脂的这种特性使其在膜中排列具有方向性，对形成膜的特殊结构有重要作用。
（二）蛋白质细胞内20-25%的蛋白质与膜结构相联系，根据它们在膜上的定位可分为膜周边蛋白质和膜内在蛋白质（图）：（1）外周蛋白质：分布在膜外表面，不深入膜内部。
它们通过静电力或范德华力与膜脂连接。
这种结合力弱，容易被分离出来，只要改变介质的PH、离子强度或鏊合计便可将其分离出来。
约占膜蛋白的20-30%。
（2）内在蛋白：分布在膜内，有的插入膜中，有的埋在膜内，有的贯穿整个膜，有的一端两端暴露于膜外侧，或两端暴露，称跨膜蛋白。
内在蛋白通过疏水键与膜脂比较牢固结合，分离较困难，只有用较剧烈的条件如：去垢剂、有机溶剂、超声波等才能抽提出来，因为它们具有水不溶性，除去萃取剂后又可重新聚合成不溶性物质。
占70-80%。
（三）糖生物膜中的糖以寡糖的形式存在，通过共价键与蛋白形成糖蛋白，少量还可与脂类形成糖脂。
糖蛋白中的糖往往是膜抗原的重要部分，如决定血型A、B、O抗原之间的差别，只在于寡糖链末端的糖基不同。
糖基在细胞互相识别和接受外界信息方面起重要作用，有人把糖蛋白中的糖基部分比喻为细胞表面的天线。
二、生物膜的结构特点（一）生物膜的结构模型是脂质双层流动镶嵌模型1972年提出的流动镶嵌模型受到广泛的支持。
4-脂类和生物膜
• 是变化最多、最复杂的糖脂， 其头部包含一个或几个唾液酸 和糖的残基。 • 存在：是中枢神经系统神经元 质膜中具有特征性的成分，存 在于大脑灰质中；非神经组织 也有少量存在
• 功能：可能与神经传导、组织 免疫、细胞识别等有关
GM1神经节苷脂
唾液酸：N-乙酰基神 经酸
（四）固醇（甾醇）类
固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。
生物的基本结构和功能单位是细胞，任何细胞外 的薄膜称为细胞的质膜。大多数细胞还有内膜。 细胞膜组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细 胞器（细胞核、线粒体、内质网、溶酶体、高尔 基体等）。
细胞膜在电镜下表现出大体相同的形态、厚度 6~9nm左右的3片层结构。
膜的化学组成
脂类（磷脂）、蛋白质（包括酶）和糖类 水、金属离子等。 1. 膜脂：主要是磷脂、固醇和鞘脂——两性分 子。当磷脂分散于水相时，可形成脂质体。 脂质体：当磷脂分散于水相时，分子的疏水尾部倾 向于聚集在一起，避开水相而亲水头部暴露在水相， 形成具有双分子层结构的封闭囊泡。
膜的结构
• 双层脂分子构成（E. Gorter, F.Grendel, 1925) • 三明治式结构模型(H.Davson, J.F.Danielli, 1935) • 单位膜模型(J.D.Robertson, 1959) • 流动镶嵌模型(S.J.Singer, G.Nicolson, 1972)
锚定膜蛋白
内嵌蛋白
糖脂
胆固醇
卵磷脂
膜的流动镶嵌模型结构要点
1.膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。 2.脂质双分子层具有流动性。 4.外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接。 5.双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂 质之间无共价结合。 6.膜蛋白可作横向运动。
第4章 脂类及生物膜
O
通式
1
CH2 O C R1 O
7
R2 C O C H
3
2
CH2 O C R3
脂肪酸
软脂酸（十六烷酸） 软脂酸（十六烷酸）
硬脂酸（十八烷酸） 硬脂酸（十八烷酸）
油酸（十八烯酸） 油酸（十八烯酸）
8
饱和脂肪酸
必需脂 肪酸
机体生命活动必不可 但又不能合成， 少，但又不能合成， 必须由食物供给的多 不饱和脂肪酸。 不饱和脂肪酸。
HC OH C OH H2
H2O
H2O
H2C O HO CH C OH H2
单酯酰甘油
H2 C H2 C C H2 C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C CH3 C H2
HO
C O
脂肪酸2 脂肪酸
O
二酯酰甘油 三酯酰甘油
27
3.2 膜的结构---流动镶嵌模型
流动的脂质双分子层构成膜的连续体， 蛋白质象一 流动的脂质双分子层构成膜的连续体，而蛋白质象一 构成膜的连续体 群岛屿一样无规则地分散在脂质的 海洋中” 分散在脂质的“ 群岛屿一样无规则地分散在脂质的“海洋中”。 细胞膜模型
蛋白质 非极 性尾 极性头 磷脂（ 成 磷脂（7成）、胆固 成）、鞘脂 醇（3成）、鞘脂
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3.1 生物膜的化学组成
主要成份：蛋白质、脂类以及少量糖类、水和金属离子。 主要成份：蛋白质、脂类以及少量糖类、水和金属离子。 膜脂：主要包括磷脂、固醇及其他脂类， 膜脂：主要包括磷脂、固醇及其他脂类，一般都属于两 性分子。 性分子。 膜蛋白：外周蛋白和内嵌蛋白，膜蛋白对物质代谢（ 膜蛋白：外周蛋白和内嵌蛋白，膜蛋白对物质代谢（酶 蛋白）、物质传送、细胞运动、信息的接收与传递、 ）、物质传送 蛋白）、物质传送、细胞运动、信息的接收与传递、支 持与保护均有重要意义。 持与保护均有重要意义。 膜糖类：糖蛋白和糖脂。 膜糖类：糖蛋白和糖脂。
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7-脱氢胆固醇:两性分子,在皮肤内经阳光照射可转变成VitD3 脱氢胆固醇:两性分子,在皮肤内经阳光照射可转变成VitD
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二、生物膜 biological membrane
• 所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界 环境分开，这层薄膜称为细胞的质膜。 环境分开，这层薄膜称为细胞的质膜。 • 大多数细胞中还含有许多内膜系统，组成具有 大多数细胞中还含有许多内膜系统， 各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。例如， 各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。例如， 线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等。 线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等。 • 细胞膜以及各种细胞器的外膜通称为生物膜。 细胞膜以及各种细胞器的外膜通称为生物膜。
(四)、人工膜技术及应用
生物膜的模拟——人工膜是研究生物膜的一个必不可少的手段。 人工膜是研究生物膜的一个必不可少的手段。 生物膜的模拟 人工膜是研究生物膜的一个必不可少的手段 脂质体:是磷脂在水中形成的一种由脂双分子层围成的囊状结构。 脂质体:是磷脂在水中形成的一种由脂双分子层围成的囊状结构。 关于人工膜的研究分三个领域﹕ 关于人工膜的研究分三个领域﹕ 脂质体本身理化性质的研究。 1. 脂质体本身理化性质的研究。 2. 在离体条件下研究膜的功能。 在离体条件下研究膜的功能。 运载工具： 3. 运载工具：包特殊功能的 生物大分子( DNA、激素等) 生物大分子(酶、DNA、激素等) 小分子药物定向地导入特定的 及小分子药物定向地导入特定的 细胞中，达到诊断、 细胞中，达到诊断、治疗各种疾 肿瘤) 病(肿瘤)或改变细胞代谢和遗传 特性等目标。 特性等目标。
(二)、生物膜的结构
流动镶嵌模型(S.J.Singer, 流动镶嵌模型(S.J.Singer, G.Nicolson, 1972)
膜的流动镶嵌模型结构要点： 膜的流动镶嵌模型结构要点：
膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。 1. 膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层。 膜磷脂疏水尾部的脂肪酸在细胞的正常温度下呈液态， 2. 膜磷脂疏水尾部的脂肪酸在细胞的正常温度下呈液态， 因此脂质双分子层具有流动性。 因此脂质双分子层具有流动性。 3. 内嵌蛋白“溶解”于脂质双分子层的中心疏水部分中。 内嵌蛋白“溶解”于脂质双分子层的中心疏水部分中。 外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接。 4. 外周蛋白与脂质双分子层的极性头部连接。 5. 双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间无 共价结合。 共价结合。 膜蛋白可作横向运动。 6. 膜蛋白可作横向运动。
1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。 分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。 O || CH2 – O – C – R1 O || CH – O – C – R2 O || CH2 – O – C – R3 Glycerol Fatty acid
饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸(18C)。 饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸(18C)。 ）、硬脂酸(18C) 脂肪酸 不饱和脂肪酸 含1个双键（油酸） 个双键（油酸） 含2个双键（亚油酸） 个双键（亚油酸） 含3个双键（亚麻酸） 个双键（亚麻酸） 含4个双键(花生四烯酸) 个双键(花生四烯酸)
(二) 甘油磷酸酯类(Glycerophospholipids)
CH2OCOR1 非极 性尾 R2OCOCH OCH2—O P P—O—X H—O—X O 极性头 非极性尾
磷脂( 磷脂(phospholipids)是优良的两亲性分 ) 在水相中自发形成脂质双分子层。 子,在水相中自发形成脂质双分子层。
课堂作业
根据磷脂的结构和性质说明其与生物膜的结构 和某些功能的关系。 和某些功能的关系。
内部水腔
脂双层 脂双层 磷脂
2.膜蛋白 2.膜蛋白
• 根据蛋白质在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和 根据蛋白质在膜上的定位情况， 内在蛋白。 内在蛋白。 • 膜蛋白具有重要的生物功能 ， 是生物膜实施功能的基 膜蛋白具有重要的生物功能， 本场所。 本场所。
内在蛋白
外周蛋白
糖脂
胆固醇
磷脂
(1)外周蛋白(peripheral (1)外周蛋白(peripheral protein): 外周蛋白
(2)内在蛋白(integral (2)内在蛋白(integral protein): 内在蛋白 ①一般占膜蛋白的70-80%。 一般占膜蛋白的70-80%。 70 ②不溶于水，有的全部埋于脂双层的疏水区或嵌在脂双 不溶于水， 层中或横跨全膜。 层中或横跨全膜。以疏水和亲水两部分分别与磷脂的 疏水和亲水两部分结合。 疏水和亲水两部分结合。 ③这类蛋白质不易于分离，只有用较剧烈的条件(如:去 这类蛋白质不易于分离，只有用较剧烈的条件( 垢剂、有机溶剂、超声波等)才能把它们溶解下来。 垢剂、有机溶剂、超声波等)才能把它们溶解下来。与 脂双层疏水区接触的部分，由于水分子的排除， 脂双层疏水区接触的部分，由于水分子的排除，多肽 分子形成氢键的趋向大大增加，因此往往以α 分子形成氢键的趋向大大增加，因此往往以α-螺旋或 折叠形式存在，其中又以α 螺旋更普遍。 β-折叠形式存在，其中又以α-螺旋更普遍。 去垢剂：离子型去垢剂(SDS,十二烷基硫酸钠);非离子 去垢剂：离子型去垢剂(SDS,十二烷基硫酸钠);非离子 (SDS,十二烷基硫酸钠); 去垢剂(Triton X去垢剂(Triton X-100)
第四章
脂类和生物膜
一、脂类(lipid)
不溶于水，但能溶于乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂。 不溶于水，但能溶于乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂。 脂肪 磷脂 糖脂 固醇 基本脂
构成生物膜的重 要物质
可变脂
贮存能量的主要 形式, 形式,防止机械 损伤， 损伤，保温
脂类
(一)脂肪(三酰甘油)(fat)
(一)、生物膜的组成
• • • • 脂类(主要是磷脂和胆固醇) 脂类(主要是磷脂和胆固醇) 蛋白质(包括酶) 蛋白质(包括酶) 少量糖类(糖蛋白和糖脂) 少量糖类(糖蛋白和糖脂) 水和金属离子等。 水和金属离子等。
生物膜的组成， 生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大 的差别。 的差别。
1.膜脂 1.膜脂
COOH COOH
必需脂肪酸﹕指维持生命活动所必需的、体内不能合成， 必需脂肪酸﹕指维持生命活动所必需的、体内不能合成， 必须从外界摄取的脂肪酸。 必须从外界摄取的脂肪酸。 人类的必需脂肪酸包括几种多烯脂肪酸, 人类的必需脂肪酸包括几种多烯脂肪酸,如亚油酸 亚麻酸(18:3 (18:2△9,12)、α-亚麻酸(18:3△9,12,15)、花生四烯酸 二十碳五烯酸(EPA,20:5 (20:4△5,8,11,14)及二十碳五烯酸(EPA,20:5△5,8,11,14,17) 和二十二碳六烯酸(DHA,22:6△4,7,10,13,16,19)，后两者存 二十二碳六烯酸(DHA,22:6 在于鱼油中。 在于鱼油中。 人体内γ 亚麻酸和花生四烯酸可由亚油酸部分合成， 人体内γ-亚麻酸和花生四烯酸可由亚油酸部分合成，EPA DHA能从 亚麻酸转化，但不能满足机体需要， 能从α 及DHA能从α-亚麻酸转化，但不能满足机体需要，仍需从食 物摄入。 物摄入。
内在蛋白
3.膜 3.膜糖类
• 主要以糖蛋白和糖脂的形式存在。细胞膜表面的 主要以糖蛋白和糖脂的形式存在。 糖类一般占质膜总量的2 10%。 糖类一般占质膜总量的2-10%。与膜蛋白和膜脂结 合的糖类主要有中性糖、氨基糖和唾液酸。 合的糖类主要有中性糖、氨基糖和唾液酸。糖脂 主要为神经糖脂。 主要为神经糖脂。糖蛋白和糖脂与细胞的抗原结 受体、细胞免疫、细胞识别、 构、受体、细胞免疫、细胞识别、血型及细胞癌 变等密切相关。 变等密切相关。
• 脂类是构成生物膜最基本的结构物质; 脂类是构成生物膜最基本的结构物质; • 生物膜中的脂类主要包括磷脂、胆固醇等，其中以磷 生物膜中的脂类主要包括磷脂、胆固醇等， 脂为主要成分； 脂为主要成分； • 当磷脂分散于水相时，可形成双分子层结构的脂质体; 当磷脂分散于水相时，可形成双分子层结构的脂质体 脂质体; • 胆固醇以中性脂的形式分布在磷脂双分子层内，对生 胆固醇以中性脂的形式分布在磷脂双分子层内， 物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用， 物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利于保 持膜的流动性和降低相变温度。 持膜的流动性和降低相变温度。
鞘磷脂的结构
脑苷脂的分子结构
(四)固醇(甾醇)类
• 固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。由于含有 固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。 醇基，所以命名为固醇。 醇基，所以命名为固醇。最常见的固醇是胆固 胆甾醇),为动物固醇类的重要代表。 ),为动物固醇类的重要代表 醇(胆甾醇),为动物固醇类的重要代表。 • 胆固醇(cholesterol)主要在肝脏合成，是生 胆固醇(cholesterol)主要在肝脏合成， (cholesterol)主要在肝脏合成 物膜脂质的一个成分，在血浆、胆汁和蛋黄内， 物膜脂质的一个成分，在血浆、胆汁和蛋黄内， 尤其脑组织、肾上腺内含量特别丰富。 尤其脑组织、肾上腺内含量特别丰富。血清胆 固醇含量过高是引起动脉粥样硬化及心肌梗塞 的危险因素之一。大豆、 的危险因素之一。大豆、麦芽中的植物固醇能 减少胆固醇在血液中的积蓄。 减少胆固醇在血液中的积蓄。
(三)、膜的功能
1.物质传递作用。 1.物质传递作用。 物质传递作用 2.保护作用。 2.保护作用。 保护作用 3.信息传递作用。 3.信息传递作用。 信息传递作用 4.细胞识别作用。 4.细胞识别作用。 细胞识别作用 5.能量转换作用( 5.能量转换作用(线粒体 能量转换作用 内膜和叶绿体类囊体膜) 内膜和叶绿体类囊体膜) 6.蛋白质合成与运输 6.蛋白质合成与运输 粗面内质网膜) (粗面内质网膜)。 7.内部运输(高尔基体膜) 7.内部运输(高尔基体膜)。 内部运输 8.核质分开(核膜) 8.核质分开(核膜)。 核质分开
分子另一端有烃链及固醇的环状结构而疏水
C20-C27为异辛基